JPS6358068A - 冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、冷蔵庫等の冷凍機に用いられる冷凍サイクル
に関する。

（従来の技術） 従来の冷凍サイクルは、第６図に示すような構成であっ
た。すなわち、コンプレッサ１からコンデンサ３及びキ
ャピラリ　５を順次介して冷ｆＪｌ器７に至り、この冷
却器７からアキュムレータ　９を介して前記コンプレッ
サ１に至る冷媒流路を、バイブ１１により構成した冷凍
サイクルである。

以上のような冷凍サイクルを有する冷凍機を用いた冷蔵
庫では、庫内温度に応じてコンプレッサ１の運転をし、
又はその運転の停止をするようにしていた。

（発明が解決しようとする問題点） したがって、外気温が高いときには庫内温度が上界しや
すいために、コンプレッサ１の運転１［１間が長くなり
、このときには、多数の冷蔵庫やエアコン等の冷凍機に
用いられている他のコンプレッサが同時に運転され、さ
らに、伯の機器の電力需要も加わるため、夏場の昼間（
特に、午後１０１から３時の間）には、電力需要がピー
クに達してい　１こ　。

電力会社は、このピーク電力を供給するのに十分な発電
及び送配電設備を設けて、これに対処してきた。しかし
ながら、この段高の容■は、前記電力需要のピーク時以
外の時には、過朝なものとなる。したがって、６殿ｚで
の使用電力の平準化が大きな社会的要求となっている。

本発明は、上記事情を考ｊ還してなされたものであって
、電力需要のピーク詩以外の時に蓄冷し、ピーク時に放
冷することにより、冷凍機の機能をＩＱうことなく、ピ
ーク時にコンプレツリの運転を停止することができる冷
凍サイクルを提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、前記の目的をｊ構成するために、冷却器と蓄
冷器とをコンプレツリに並列接続し、前記冷却器と前記
蓄冷器との間に別途伝熱経路を設け、この伝熱経路に弁
を配して、前記蓄冷器を蓄放冷可能にしたものである。

（作　用） 前記電力需要のピーク時以外の時例えば夜間には、コン
プレッサが運転されるから、冷却器ばかりでなく、この
冷却器と並列に接続された蓄冷器にも冷媒が供給される
。この冷媒によって蓄冷器は蓄冷する。このとき、弁は
閉じられており、蓄冷器と冷却器との間の伝熱経路が遮
断されている。

一方、ピーク時には、コンプレッサの運転が停止され、
弁が間かれる。これにより、蓄冷器と冷却器との間の伝
熱経路が間かれ、蓄冷器は、冷却器へ放冷する。したが
って、コンプレッサの運転が停止されているにもかかわ
らず冷却器が冷却され、冷凍機の機能を果すことができ
る。

（実施例） 次に、本発明の冷凍サイクルの実施例について、冷蔵庫
に用いた例を説明する。

第１図は、本発明の冷凍サイクルの闘成図であり、パイ
プ１１によって次のように接続される。

すなわち、コンプレッサ１の吐出口１ａは、コンデンサ
３を介して三方電磁弁１３の流入口１３ａに接続される
。さらに、この三方電磁弁１３の第１の流出口１３ｂは
、キャピラリ　５、冷却器７及びアキュムレータ９を順
次介して前記コンプレッサ１の吸入口１ｂに接続される
。また、三方電磁弁１３の第２の流出口１３ｃは、蓄冷
器用主１１ピラリ１７及び蓄冷器１５を順次介して、前
記アキュムレータ９に接続される。さらに、冷却器７と
蓄冷器１５との間には、開ループ形サーモサイホン１９
が、前記パイプ１１とは独立に、伝熱経路として設けら
れ、この閉ループ形サーモサイホン１９の途中に蓄冷器
用電磁弁２１が配される。なお、閉ループ形サーモサイ
ホン１９には、例えば重力式のものが用いられ、その閉
ループ状のパイプの中には、冷媒が封入されている。

三方電磁弁１３のコイルが通電されないときには、その
流入口１３ａと第１の流出口すなわち冷却器側流出口１
３ｂとの間の流通が選択され、コンプレッサ１からコン
デンサ３、三方電磁弁１３およびキャピラリ　５を順次
介して冷却器７に至り、この冷却器７からアキュムレー
タ９を介して前記コンプレッサ１に至る冷奴流路が構成
される。これに対して、三方？３”ｆｌ弁１３のコイル
に通電されたときには、その流入口１３ａと第２の流出
口すなわち蓄冷器側流出口１３Ｃとの間の流通が選択さ
れ、コンプレッサ１からコンデンサ３、三方Ｍ　Ｉ！弁
１３および蓄冷器用キャピラリ１７を順次介して蓄冷器
１５に至り、この蓄冷器１５からアキュムレータ　９を
介して前記コンプレッサ１に至る冷媒流路が構成される
。

通常運転時には、三方電磁弁１３の冷却器側流出口１３
ｂが開かれ、その蓄冷器側流出口１３Ｃと蓄冷器用電磁
弁２１とが閉じられている。このときの冷凍サイクルの
作用は、次のとおりである。すなわち、コンプレッサ１
の吐出口１ａから吐出されたガス冷媒は、コンデンサ３
を通る時に熱を奪われ　′て凝縮し、液体となる。この
液冷媒は、三方電磁弁１３を通してキャピラリ　５に導
かれる。このキャピラリ　５は、内径を小さくしである
ため、液冷媒は、これを通過する時に、その圧力と温度
とが下がる。低温低圧となった液冷媒は、冷却器７に供
給され、ここで蒸発する時に外部から熱を奪う。

このときの冷却作用が、冷凍機に利用される。前記コン
プレッサ１は、アキュムレータ　９を通して、吸入口１
ｂから気化された冷媒のみを吸入し、再びこれを吐出す
る。

蓄冷をするとぎには、三方電磁弁１３の冷却為側流出口
１３ｂが閉じられ、その蓄冷器側流出口１３Ｃが開かれ
る。蓄冷器用電磁弁２１は閉じられたままである。した
がって、コンデンサ３から供給される液冷媒は、蓄冷器
用キャピラリ１７に送られる。

この液冷媒は、蓄冷器用キャピラリ１７を通過する時に
、その圧力と温度とが下がる。低湿低圧となった液冷媒
は、蓄冷器１５に供給され、ここで蒸発する。このとき
、蓄冷器１５の内部において、断熱材で包まれた蓄冷材
から熱を奪う。すなわち、蓄冷材が冷却され、蓄冷する
。蓄冷器１５で気化されてできたガス冷媒は、アキュム
レータ９を通して前記コンプレッサ１により吸入され、
再び吐出される。

前記電力需要のピーク時には、蓄冷器用電磁弁２１が開
かれ、コンプレッサ１の運転が停止される。このとき、
閉ループ形サーモサイホン１９の中において、冷却器７
で熱交換してできたガス冷媒は、上昇気流となって蓄冷
器１５に違する。このガス冷媒は、蓄冷時に予め冷却さ
れた蓄冷材によって冷やされて凝縮し、液冷媒となる。

この液冷媒は、蓄冷器用電磁弁２１を通って重力によっ
て下降し、冷却器７に戻る。この液冷媒は、冷却器７で
蒸発する時に外部から熱を奪う。このときの冷却作用が
、冷凍別に利用される。気化されてできたガス冷媒は、
再び上界気流となって、蓄冷２Ｓ１５に至る。したがっ
て、コンプレッサ１の運転が停止されているにもかかわ
らず、蓄冷器１５の放冷により冷却器７が冷却され、冷
凍機の機能を果すことができる。

第２図は、蓄冷器１５の構造の例を示す断面図である。

フィンチューブ式冷却器２２は、塩化カルシウム・ブラ
イン等の蓄冷材２９を満たされた断熱材製容器３１の中
に配される。この冷却器２２の構造は、例えば第３図に
示したように、蓄冷用バイブ２５と放冷用バイブ２７と
が、それぞれ順次Ｕ字状に屈曲して平行に設けられ、そ
れぞれのパイプが、互いに平行に配された多数の薄板状
のフィン２３を円通したものである。多数のフィン２３
は、これらのバイブと蓄冷材２９との接触面積を大きく
することによって、熱交換効率を良くするために設けら
れる。蓄冷用パイプ２５の一端は、前記蓄冷器用キャピ
ラリ１７に接続され、その他端は、前記アキュームレー
タ９に接続される。また、放冷用パイプ２７の両端は、
それぞれ前記閉ループ形サーモサイホン１９に接続され
、閉ループの一部を形成している。

なお、蓄冷用バイブ２５と放冷用バイブ２１とについて
は、Ｕ字状ではなく、コの字状に設けてもよい。

蓄冷時には、前記蓄冷器用キャピラリ１７から供給され
た低温低圧の液冷媒は、蓄冷用バイブ２５を通過する時
に、蓄冷材２９と熱交換して蒸発する。

このとき、蓄冷材２９が冷却され、蓄冷する。放冷時に
は、前記冷却器７から閉ループ形サーモサイホン１９を
通して供給されたガス冷媒は、放冷用バイブ２７を通過
する時に、蓄冷時に予め冷却された蓄冷材２９と熱交換
して凝縮し、液冷媒どなる。このようにして、蓄冷材２
９が放冷する。

なお、前記冷却器７は、第３図に示すものと同様の構造
であり、２本のパイプが平行してフィンを貫通したフィ
ンチューブ式冷却器であるが、蓄冷材と断熱材製容器と
が配されない点において、前記蓄冷器１５とは異なる。

それらの２本のバイブのうち、１本のバイブの一端は前
記キャピラリ　５に接続され、その他端は前記アキュム
レータ　９に接続される。また、伯のバイブの両端は、
それぞれ前記閉ループ形サーモサイホン１９に接続され
、閉ループの一部を形成している。なお、パイプは、Ｕ
字状ではなく、コの字状に設けてもよい。このように、
２本のパイプが同じフィンを異通するようにしているた
め、熱交換効率が向上するとともに、除霜時の残本を防
止することができ、除霜効率が向上する。

さて、第４図は、以上に説明した冷凍サイクルを冷蔵庫
に配した例を示す断面図である。

この冷蔵庫の天井部、背面部等の部分は、外箱３３と内
箱３５との二重構造となっている。また、その内部は、
水平に配された中間仕切壁３７により上部の冷凍室３９
と下部の冷蔵室４１との２ｖに仕切られ、それぞれの室
の前方には、ガスケット４３を介して冷凍室扉４５と冷
蔵室扉４７とが設けられている。

冷却器７は、冷凍ｖ３９の奥の内箱３５の前方に配され
る。冷却器７の上方には、蓄冷器１５が、冷蔵庫天井部
の外箱３３と内箱３５との間に配される。

冷却器７と蓄冷器１５との間には、Φ方式の閉ループ形
サーモサイホン１つが設けられ、この途中に蓄冷器用電
磁弁２１が設けられる。この閉ループ形サーモサイホン
１９と蓄冷器用電磁弁２１とは、冷蔵庫背面部の外箱３
３と内箱３５との間に配される。以上の外箱３３と内箱
３５との間には、断熱材４９が充填され、冷凍室３９及
び冷蔵室４１の保冷を実現するとともに、蓄冷器１５及
び閉ループ形サーモサイホン１９を断熱し、かつこれら
への着霜を防止している。

サーモサイホン１９は、重力式としているため、そのパ
イプは、水平面から常に１度以上の傾きをもって配され
、液冷媒は、この中を重力により下降する。

なお、同図中には図示を省略しているが、第１図と同様
に、コンプレッサ１からコンデンサ３を経て供給された
液冷媒は、三方電磁弁１３の流入口１３ａに至る。この
三方電磁弁１３の冷却器側流出口１３ｂは、キャピラリ
　５を介して冷却器７に接続される。また、三方電磁弁
１３の蓄冷器側流出口１３Ｃは、拮冷器用キャピラリ１
７を介して蓄冷器１５に接続される。そして、冷却器１
と蓄冷器１５との出力配管は、ともにアキュムレータ９
を経て、前記コンプレッサに至る。

さらに、冷凍室３９の奥の前記冷却器７の直上には、冷
却ファン５１が配され、冷却器７の前方に設けられた冷
凍室上部吹出口５３及び冷凍室下部吹出口５５から冷気
を送出することができるようにしている。前記中間仕切
壁３７の冷凍室側前方には、冷凍室吸込口５７が設けら
れ、ここから冷却器７に至る冷凍室中間ダクト５９が水
平に形成されている。

また、冷却器７の奥には、冷蔵庫背面部の内箱３５に沿
って、冷却ファン５１から冷蔵室吹出口６１に至る冷蔵
室ダクト６３が垂直に設けられている。

この冷蔵室吹出口６１は、ダンパー６５により、開閉可
能としている。前記中間仕切壁３７の冷蔵−室側前方に
は、冷蔵室吸込口６７が設けられ、ここから前記冷却器
７に至る冷蔵室中間ダクト６９が水平に形成されている
。この冷蔵室中間ダクト６９の出口には、ガラス管ヒー
タ７１が配され、その上方に配されている冷却器７の除
霜を可能としている。

三方電磁弁１３及び蓄冷器用電磁弁２１は、図示しない
タイマーの作用により、開閉される。このタイマーは、
夏場以外にはセットされず、三方電磁弁１３の冷却器側
流出口１３ｂは開いたままであり、その蓄冷器側流出口
１３ｃと蓄冷器用電磁弁２１とが閉じられて、冷蔵庫は
通常運転をする。

ところが、夏場にはタイマーがセットされ、このタイマ
ーの作用により、夏場の夜間には、三方電磁弁１３の冷
却器側流出口１３ｂが閉じられ、その蓄冷器側流出口１
３ｃが開かれる。蓄冷器用電磁弁２１は閉じられたまま
である。したがって、液冷媒が、三方電磁弁１３の蓄冷
器側流出口１３ｃを通して蓄冷器１５に供給されるから
、蓄冷が行われる。

このようにして、液冷媒を蓄冷器１５に供給すると、冷
却器７に液冷媒が供給されなくなり、庫内の温度が上昇
する。蓄冷をする夜間は冷蔵庫の扉の開閉回数が少ない
ため、この温度上昇はわずかであるが、設定温度以上に
達した場合には、電磁弁１３を切換えて、液冷媒を冷却
器７に供給する。

一方、電力需要のピーク時すなわち例えば外気温が高い
夏場の午後１時から３時の間には、このタイマーの作用
により、コンプレッサ１が強制的に運転を停止されると
ともに、蓄冷器用電磁弁２１が開かれ、蓄冷器１５から
冷却器７に放冷が行われる。

すなわち、通常運転時には、前記のように、キャピラリ
　５から冷却器７に供給される低温低圧の液冷媒が、冷
却器７において蒸発する時に、外部から熱を奪う。すな
わち、冷凍室吸込口５７から冷凍室中間ダクト５９を通
して取入れられた空気は、冷却器７と熱交換して冷却さ
れた後、冷却ファン５１によって、冷凍室上部吹出口５
３及び冷凍室下部吹出口５５を通して冷凍室３９に送出
され、その室内に収納された食品等と熱交換した後、再
び冷凍室吸込口５７から取入れられる。すなわち、ここ
に冷凍室空気循Ｅｆ流が形成される。また、ダンパー６
５が開放されているときは、冷却器７によって冷やされ
た空気の一部は、冷蔵室ダクトら３及び冷蔵至吹出口６
１を順次通して冷蔵室４１に流れ込み、その室内に収納
された食品等と熱交換した後、冷蔵室寿司込み口６７か
ら冷蔵室中間ダクト６９を通して冷却器７に至って、再
び冷却される。すなわち、ここに冷蔵室空気循環流が形
成される。

蓄冷をするときには、液冷媒を蓄冷器１５に供給する。

前記電力需要のピーク時には、蓄冷器用電磁弁２１が開
かれ、図示しないコンプレッサ１の運転が停止される。

このときにも、上記の空気循環流は、冷７Ｊ］器７と熱
交換して、冷却される。すなわら、このときには、閉ル
ープ形ザーモサイホン１９を通して、蓄冷器１５から冷
却器７に液冷媒が供給される。したがって、その液冷媒
が蒸発する時に空気循環流から熱を奪う。

さて、以上の実施例では、三方電磁弁１３を用いていた
。しかしながら、この代りに二つの三方電磁弁を配する
ようにしてもよい。すなわち、第５図は、このような本
発明の他の実施例を示す冷凍サイクルの構成図であり、
二つの三方電磁弁１４゜１６が配されている。このうち
、一つの三方電磁弁１４の流入口１４ａ及び流出口１４
ｂは、それぞれコンデンサ３及びキャピラリ　５に接続
され、他の三方電磁弁１６の流入口１６ａ及び流出口１
６ｂは、それぞれ前記コンデンサ３及び蓄冷器用キャピ
ラリ１７に接続される。この冷凍サイクルの他の接続及
び冷蔵庫への配設は、前記と同様であるので、その説明
は省略する。

第５図において、通常運転時には、三方電磁弁１４の流
出口１４ｂが開かれ、三方電磁弁１Ｇの流出口１６ｂが
閉じられて、液冷媒が冷却器７に供給される。蓄冷時に
は、三方電磁弁１４の流出口１４ｂが閉じられ、三方電
磁弁１６の流出口１６ｂが開かれて、液冷媒が蓄冷器１
１に供給される。蓄冷器用電磁弁２１は、以上の時には
閉じられているが、放冷時には開かれ、蓄冷器１５から
冷却器７に放冷が行なわれる。なお、蓄冷時において、
冷却器７に液冷媒が供給されなくなるために、庫内の温
度が上昇したときには、三方電磁弁１４の流出口１４ｂ
と、三方電磁弁１６の流出口１６ｂとを、ともに開くこ
とにより、蓄冷と同時に庫内の冷却をすることができる
。

このとき、例えば蓄冷器用キャピラリ１７の絞りによる
抵抗を、キャピラリ　５の絞りによる抵抗の６（８以上
の大きさにすれば、冷却器７の冷凍能力が、通常運転時
に比べてほとんど低下しないようにすることかでき、庫
内を速やかに冷却することができる。

なお、以上の説明において、冷ｆｉｌｌ器７と蓄冷器１
５との伝熱経路にサーモサイホン１９を使用しているた
め、放冷時に外部から熱伝尋のためのエネルギーを与え
る必要がない。また、このサーモサイホン１９を開ルー
プ形としているため、配管のトラップに注意しさえすれ
ば、複雑な形状の配管にも対応が可能である。

また、三方電磁弁１３、三方電磁弁１４．１６及び蓄冷
品用電磁弁２１として、弁を開閉する時だけ通電すれば
よいタイプのものを使用すると、弁を動かす必要のない
時は、これらの電磁弁に通電しないでよいため、省エネ
ルギーとなる。これらの電磁弁に代えて他の種類の弁に
してもよい。

さらに、以上の説明では、一つの冷却器７と一つの蓄冷
器１５とを配していたが、複数の冷却器を配したり、複
数の蓄冷器を配してもよい。さらに、冷却器７と蓄冷器
１５との間の伝熱経路は、閉ループ形サーモサイホン１
９に代えてヒートパイプにより構成してもよい。このと
きには、ガス冷媒の上昇と液冷媒の下降とは同一軸にて
行われるため、伝熱経路がループ形ではないが、冷却器
７と蓄冷器１５との間の熱交換が前記と同法に行われる
。

［発明の効果ｊ 以上に述べた本発明の構成によれば、電力需要のピーク
時以外の時に蓄冷し、ピーク時には蓄冷器から放冷する
ことにより、冷凍（環の機能を［ｑうことなく、電力需
要のピーク時にコンプレッサの運転を停止することがで
きる。したがって、本発明の冷凍サイクルを使用した冷
凍機の使用電力の平準化が可能になるため、電力会社の
電力供給量の平準化がδ１られ、深夜電力Ｖｌ金制度や
産業用蓄熱契約Ｌｌ１度の採用により、冷凍機のランニ
ングコストのうち使用電力ｆ’ｌ金を低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す冷凍サイクルのυ４４図
、第２図は前回の冷凍サイクルに用いられる蓄冷器の例
を示す断面図、第３図は］）４図の蓄冷器に用いられる
冷却器の例を示づ斜視図、第４図は第１図の本発明の冷
凍サイクルを冷蔵庫に配した例を示す断面図、第５図は
本発明の他の実施例を示す冷凍サイクルの構成図、第６
図【、１従来の冷凍サイクルの構成図である。 符号の説明 １・・・コンプレッサ、３・・・コンデンサ、５・・・
キャピラリ、７・・・冷却３．９・・・アキュムレータ
、１１・・・パイプ、１３・・・三方電磁弁、１４．　
’１６・・・三方電磁弁、１５・・・蓄冷器、１７・・
・蓄冷器用キャピラリ、１９・・・開ループ形サーモサ
イホン、２１・・・蓄冷器用ｒｆｉ磁弁、２２・・・フ
ィンチューブ式冷却器、２９・・・蓄冷材、３１・・・
断熱材製容器、５１・・・冷ｉＪｌファン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、冷却器と蓄冷器とをコンプレッサに並列接続し、前
   記冷却器と前記蓄冷器との間に別途伝熱経路を設け、こ
   の伝熱経路に弁を配して、前記蓄冷器を蓄放冷可能にし
   たことを特徴とする冷凍サイクル。